31 2平面机构的结构分析及运动简图绘制.ppt

第第3 3章章 平面机构的结构平面机构的结构分析分析主讲 陈银银【教学目标【教学目标】】了解机构的组成，运动副、运动链、约束了解机构的组成，运动副、运动链、约束和自由度等基本概念；掌握绘制机构运动简图的方法；和自由度等基本概念；掌握绘制机构运动简图的方法；能计算平面机构的自由度；了解机构的组成原理并能进能计算平面机构的自由度；了解机构的组成原理并能进行结构分析行结构分析重点难点【重点难点】】重点重点：运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、：运动副和运动链的概念、机构运动简图的绘制、机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算机构具有确定运动的条件及平面机构自由度的计算难点难点：：机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理平面机构平面机构：：机构中所有构件均在一个或几个平行平面内运动机构中所有构件均在一个或几个平行平面内运动12341234另有另有空间机构空间机构概念 (avi)(avi)研究目的之一研究目的之一：：机构运动的可能性及具有确定运动的条件机构运动的可能性及具有确定运动的条件 研究目的之二研究目的之二：：研究机构运动简图的绘制方法。

研究机构运动简图的绘制方法研究目的之三：研究目的之三：研究机构的组成原理研究机构的组成原理§3-1 机构的构成机构的构成一、运动副一、运动副( (Joint，，Kinematical Pair) )1.1.定义：定义：两构件两构件直接接触直接接触并能产生一定相对运动的并能产生一定相对运动的可动联接可动联接特点：特点：（（1）运动副是）运动副是一种联接一种联接；；（（2）运动副）运动副由两个构件组成由两个构件组成；；（（3）组成运动副的两个构件之间）组成运动副的两个构件之间 有相对运动有相对运动运动副元素：运动副元素：组成组成运动副的两构件上运动副的两构件上的的接触点、接触线接触点、接触线或接触面或接触面运动副元素运动副元素(avi)机构机构是由运动副逐一联接各个构件组成的是由运动副逐一联接各个构件组成的约约 束束：：对构件对构件独立运动所施加的限制独立运动所施加的限制 2.构件（刚体）构件（刚体）的自的自由度与约束由度与约束自由度自由度：：构件所具有的构件所具有的独立运动的数目（或确定构件位置独立运动的数目（或确定构件位置 的独立参变量的数目）的独立参变量的数目）。

 平平面面运运动动刚刚体体的的自自由由度度为为sx，，sy，， z，，即即自自由由度度数数 F  3y z(x , y)xO平面运动刚体的自由度平面运动刚体的自由度sxsy　　 一一个个完完全全独独立立的的刚刚体体在在空空间间直直角角坐坐标标系系下下的的自自由由度度(Degree of freedom)为为sx，，sy，，sz，， x，， y，， z ，即自由度数，即自由度数F  6Oxzysxszsy y x z空间运动刚体的自由度空间运动刚体的自由度y x z O 如：观察图示两构件组成的如：观察图示两构件组成的圆柱副圆柱副(Cylindric pair) 两两构构件件保保留留的的相相对对运运动动sz和和 z，，即自由度数即自由度数 F   2　　　　两构件之间受限制的两构件之间受限制的相对运动相对运动sx，，sy ，， x和和 y，即约束数，即约束数 S   4　zxyO zsz二、运动副的分类二、运动副的分类 机构运动副的类型机构运动副的类型决定机构的运动形式决定机构的运动形式。

1.按按约束数约束数分分2.按按接触情况接触情况分分3.按按相对运动相对运动分分1.按按约束数约束数分分表表1-1 常用运动副及其简图常用运动副及其简图名名称称图图 形形简图符号简图符号副级副级自由度自由度名名称称图 形形简图符号简图符号副级副级自由度自由度球球面面高高副副I5圆圆柱柱套套筒筒副副IV2柱柱面面高高副副II4转转动动副副V1球球面面低低副副III3移移动动副副V1球球销销副副IV2螺螺旋旋副副V1移动副移动副(avi)球面低副球面低副(avi)转动副转动副(avi)¬低副低副：两构件以：两构件以面接触面接触所构所构成的运动副成的运动副2.按按接触情况接触情况分分¬高副高副：两构件以：两构件以点或线接触点或线接触所构成的运动副所构成的运动副球面高副球面高副(avi)柱面高副柱面高副(avi)3.按按相对运动形式相对运动形式分分u空间运动副空间运动副：：两构件之间的相对运动为两构件之间的相对运动为空间运动空间运动螺螺旋旋副副球球销销副副u平面运动副平面运动副：两构件之间的相对运动为：两构件之间的相对运动为平面运动平面运动1.1.平面低副平面低副（（F=1，，S=2））2. .平面高副平面高副（（F=2，，S=1））4.平面运动副的类型平面运动副的类型凸轮副凸轮副(avi)移动副移动副(avi)转动副转动副(avi)齿轮副齿轮副(avi)三、运动链三、运动链( (Kinematical Chain) )与机构与机构开式运动链开式运动链(avi)机构机构(avi)闭式运动链闭式运动链(avi) 在运动链中，若在运动链中，若将其中将其中的一个构件取为机架并加的一个构件取为机架并加以固定以固定，则该运动链便成，则该运动链便成为为机构机构。

两个以上的构件两个以上的构件通过运动副联接而成的通过运动副联接而成的相对可动系统相对可动系统运动链的类型：运动链的类型：闭式运动链闭式运动链( (闭式链闭式链) )开式运动链开式运动链( (开式链开式链) )平面运动链平面运动链空间运动链空间运动链空间运动链空间运动链开式运动链开式运动链闭式运动链闭式运动链1）按封闭形式分）按封闭形式分2）按相对运动分）按相对运动分§3-2 机构运动简图机构运动简图( (Kinematical Diagrams) )1. 定义定义 为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的为了便于研究机构的运动，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用外形和具体构造，而只用简单的线条和规定的符号代表构简单的线条和规定的符号代表构件和运动副件和运动副，，并按比例定出各运动副位置并按比例定出各运动副位置，表示机构的组，表示机构的组成和传动情况这样绘制出能够准确表达机构运动特性的成和传动情况这样绘制出能够准确表达机构运动特性的最简明图形就称为最简明图形就称为机构运动简图机构运动简图 只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系，只是为了表明机构的运动状态或各构件的相互关系，可以不按比例来绘制运动简图可以不按比例来绘制运动简图，通常把这样的简图称为，通常把这样的简图称为机机构示意图。

构示意图常用机构构件、运动副代表符号常用机构构件、运动副代表符号总的思路是先画机构示意图，再画机构运动简图总的思路是先画机构示意图，再画机构运动简图1）先画机构示意图）先画机构示意图a.搞清机器的动作原理搞清机器的动作原理下面结合偏心轮四杆机构模型，介绍机构运动简图的画法下面结合偏心轮四杆机构模型，介绍机构运动简图的画法2、绘制机构运动简图的步骤、绘制机构运动简图的步骤b.区分构件区分构件 分清构件数、机架、原动件和从动件分清构件数、机架、原动件和从动件c.确定运动副的类型和个数确定运动副的类型和个数 可用图可用图(a)所示的机构拓扑所示的机构拓扑图，记录构件与运动副图，记录构件与运动副d.合理选择视图平面合理选择视图平面e.画机构示意图画机构示意图通常选择与大多数构件的运动平面相平行的平面为视图平面通常选择与大多数构件的运动平面相平行的平面为视图平面 一般一般先画固定导路和固定铰链先画固定导路和固定铰链，然后循着运动传递的路，然后循着运动传递的路线，依次画各运动副和构件线，依次画各运动副和构件2）再画机构运动简图）再画机构运动简图a.测量机构尺寸测量机构尺寸 所测尺寸（杆长和角度等）应保证在原动件位置给定后，能画所测尺寸（杆长和角度等）应保证在原动件位置给定后，能画出机构运动简图。

如图出机构运动简图如图(b)中，应测量中，应测量4个杆长：个杆长：lAB，，lBC，，lCD和和lADb.画机构运动简图画机构运动简图选择合适的长度比例尺：选择合适的长度比例尺： 针对机构的一个瞬时运动位置，按针对机构的一个瞬时运动位置，按比例尺比例尺 l画出机构运动画出机构运动简图，并依传递路线标出简图，并依传递路线标出各构件的编号、运动副代号及原动件各构件的编号、运动副代号及原动件转向转向，如图，如图(b)所示(avi)例例1：：绘制牛头刨床机构的运动简图绘制牛头刨床机构的运动简图:12347ABDEF56CGH例例2：颚式破碎机：颚式破碎机43D52CFEA6G1B例例3：：试绘制该机构运动简图试绘制该机构运动简图:(avi)摆摆动动导导杆杆机机构构摇摇块块机机构构偏偏心心泵泵机机构构冲冲床床机机构构。